Hybrid Steel-Concrete Systems'e Giriş

Hibrit çelik-koncrete yapısal sistemler, beton veya çelik çerçevelerini birleştirir, ancak, betonun sıkıştırıcı gücü, kütle ve yangın direnci ile betonun en zayıf bağlantı haline gelmesine izin verir, tasarımcılar daha uzun süreler, temel yükleri azaltır ve inşaatları saf beton veya çelik çerçevelerine kıyasla hızlanır. Ancak, bu sistemlerin performansı iki malzeme arasındaki bağlantıların sabit bir şekilde tasarlayabilir.

Modern uygulamalar yüksek binalarda, çelik-koncrete kompozit köprüler ve sisli an-resisting çerçeveleri sismik bölgelerdeki çerçeveler içerir. bağlantı arayüzü - bir çelik kiriş ve beton levha, beton bir çelik sütun ve beton duvarı veya beton bir plakalar beton bir şekilde yerleştirilebilir - yük transfer, inşaat toleransları ve çevresel maruziyet.Şu anda, ve aksiyel güç aktarımı, mühendisler uygun bağlantı türlerini ve beton bir beton levhaları seçebilirler.

Malzemeler ve Kompozit Eylem Prensibi

Çelik ve Beton Özellikler

Çelik yüksek güç ağırlık oranı, mükemmel bir kanal ve üniforma malzeme özellikleri sunar.Süresel olarak sıkıştırılır ve yüksek sıcaklıklarda güç kaybeder. Beton yüksek sıkıştırıcı güç, sertlik ve termal kütle sağlar, ancak düşük çekme gücü vardır ve karma bir sistemde birleştirilir ve küçülme sağlar. Çelik, sıkıştırılma ve bükme anları taşırken gerginlik ve bükme anları azaltır.

Kompozit Eylem Mekanizması

Çelik-koncrete kirişte yapılan kompozit eylem, iki malzeme tek bir birim olarak hareket ettiğinde gerçekleşir. Yeterli oar bağlantı olmadan, çelik kiriş ve beton plakanın tasarımı bağımsız olarak, sertlik ve yük kapasitesinin azaltılmasını sağlar. yatay oar kuvvetleri, o zaman, Amerikan Sivil Mühendisler Derneği (CE) tarafından yayınlanan son araştırma ile karşı karşıya kalır.

Hibrit Sistemlerde Çelik Bağlantıları Türleri

Hibrit yapılardaki çelik bağlantıları birincil güç transfer fonksiyonu tarafından kategorize edilebilir: an, hear veya yel. Her tür farklı detaylama gereksinimleri ve başarısızlık modları vardır.

Moment Connections

Çelik ve beton bileşenleri arasındaki bükme anlarını transfer edin, beton sütununda çelik kiriş ve beton yüzeylerde beton sütununda kullanılan çelik sütununda veya beton sütunda bulunan çelik sütunun temelleri ile ilgili olarak, çelik kiriş veya takviyeli bir boşlukta beton sütunda bulunan çelik kiriş ve beton sütunda bulunan bir çelik kiriş ve takviyeli çelik kaplama (ECCS)[D)[Dönetici) ile ilgili diğer bir yaklaşım, çelik kirişin doğrudan beton sütununa son vermektir.

Ducttitude için tasarım

sismik bölgelerde, şu anda bağlantıların enerjiyi bozmak için kanal davranışını sergilemesi gerekir. bağlantı bölge, yüksek teknolojideki son gelişmelerden uzak kontrollü bir bölgede meydana gelen (HSS) anlık bağlantılar, yüksek çözünürlükte olduğu gibi, yüksek çözünürlükte belirtilen bölüm boyutlarına izin verir:0)AISC Seismic Geçici Geçici Hükümler[FLT 1: 1).

Shear Connections

Shear bağlantıları en yaygın arayüz detayı, genellikle üst düzey flange of çelik kirişlere kaynaklanmış ve beton bir plakaya gömülüdür.Spalı ısılar, çelik-koncrete arayüzde düzelmeler nedeniyle gelişen yatay hear.

Shear Stud Davranışı

Başlanmış öğrenciler, Texas Üniversitesi'nden (bakınız:0) Mekanik Yapılar [Döneticiler) Daha büyük kafa çapındaki düşüşe izin veren küçük kaymalara izin verir.Bu, plakanın bir araya geldiğinde, oar ve gerginlik altındayken kritik olabilir. Derin plakalar veya çift katlı çelik kirişler için test sonuçları için, hear cepler veya blok-outlar için gerekli olabilir.

Ter-Resistant Bağlantıları

Terkünye dayanıklı bağlantılar (ayrıca sürtünme bağlantıları olarak da adlandırılır) çelik ve beton arasındaki bağı en aza indirmek için kullanılır - örneğin, köprü kirişleri yorgunluk yükleme veya vinç kirişleri altında köprüler. Bu bağlantılar, önceden yüklenmiş cıvataları (tipik olarak yüksek güçten çelik binalar için yapılan) ve dikkatli yüzey hazırlığı ve vakumlama prosedürlerine göre ayrıntılı olarak sağlanır.

Çelik Bağlantılar için Tasarım

Yük Transfer Yolu ve Kapasite

Her bağlantı, tasarım yüklerini güç veya hizmet edilebilir sınırları aşmadan güvenli bir şekilde transfer etmelidir. Yük yolu açık olmalıdır: Güçler çelik elemente bağlantı üzerinden beton elementten ve tam tersine kadar akışmalıdır. Örneğin, çelik bir kiriş-konkuzlu duvar bağlantısında, son an, alt flange'de dikey bir sıkıştırma bölgesine karşı direnmelidir.

Malzeme Uyumluluk ve Durability

Çelik ve beton arasındaki iletişim, çelikin korunmasızsa galvanic korozyona yol açabilir. agresif ortamlarda, tüm çelik parçalar sıcak-dip çelik elemanları aracılığıyla donatılacak, ayrıca, beton kaplamaları ve groutları kullanarak beton kaplamaları korumalıdır.

Yapılanabilirlik ve Hoşgörüler

Hibrit bağlantılar genellikle gömülü plakaların, cıvata deliklerin kesin bir hizasını gerektirir veya oar konektörleri. İnşaat toleransları çelik kumaşatör ile beton müteahhitleri arasında koordine edilmelidir.Süretim plakalarının kullanımı, yuvalanmış delikler veya döküm-in-place cıvataları küçük yanlışlar karşılayabilir.Büyük ölçekli projeler için, yüksek ölçekli projeler için, kaliteli kontrol ve kaynak kullanımını geliştirebilir.

Yangın Direnişi

Çelik bağlantıları yüksek sıcaklıklarda güç kaybı ve kaybı için savunmasızdır. Hibrit sistemlerde beton kütle, kompozit kirişlerde bazı termal inertia sağlayabilir, ancak açığa çıkan çelikler yangın koruması gerektirir. Solutions, yangınla bağlantılı olan bağlantıyı kapsar, kontumsan kaplamaya başvurmak veya çelik bölümler kullanarak betonla dolu çelik borular kullanabilir. - PP- doldurulmuş çelik tüpler - Genel tasarım - Ihtiyacımdaki yangın basıncı standart yangın eğrileri ile çalışır.

Common Connection Details ve Teknikler

Shear Studs

Başlanmış hearlı öğrenciler en ekonomik ve yaygın olarak kullanılan konektördür. Otomatik olarak beton bölmeden kaçınmak ve derinlikten vazgeçen bir kanaldır. Başlangıçta, eğimli betonlara direnmek için demiryolları olarak hizmet eder.Kapalar genellikle 19 mm ila 25 mm uzunluğundadır, plaka derinliğine uyacak şekilde. Spacing beton bölmeden kaçınmak ve hatta yükleme dağıtımını sağlamak için sınırlıdır.

Bolted Connections

Bolted bağlantıları, montaj ve disassembly kolaylığı için tercih edilir. Hibrit yapılarda, cıvatalar, önceden yüklenen demirleri kullanarak beton bir duvara çelik bir braket takılabilir (örneğin, Hilti HDA veya kimyasal demirler) Çelik kirişler için, el-koncrete sütun bağlantıları, beton taşımalı bir çelik levhalar sütuna kadar uzanır.

Gömülü Plaklar

Bir gömülü plaka beton yüzeyi ile bir çelik plakadır. Çelik kirişler veya sütunlar o zaman boru hattının içine veya kablolama yoluyla betondaki çelik sütunlar ile kaynaklanmış olan plaka transferleri ile güçlenir.

Beton Çelik Tubes (CFST)

CFST üyeleri, çelik borunun, Kaliforniya Üniversitesi'nden gelen kuvvetleri transfer etme ve devre dışı bırakmadan doğru bir şekilde sınırlandırılması gerektiği konusunda özel bir tür hibrit sistemdir.SeksST üyeleri çelik para birimlerini, mobilyalarını kullanarak veya sürekli beton halkaları kullanır.[Dönemli bağlantılar) Tasarım, betonun tam zamanlı plastik transferler ile bağlantı kurmasına olanak sağlar.

Tasarım kodları ve Standartları

Hibrit sistemlerdeki çelik bağlantıların tasarımı birkaç uluslararası kod tarafından yönetilir. ABD'de, birincil standart AISC 360-22, AISC 341-22 tarafından sismik uygulamalar için takviye edilir. Amerikan Beton Enstitüsü, beton için ACI 318-22 sağlar (Chapter 17). Kompozit kirişler için AISC 360'ın Bölümleri için tasarım yapıyorum.

Gelişmiş Analiz ve Tasarım Yöntemleri

Nonlinear Finite Element Analizi

Karmaşık bağlantılar için, özellikle standart olmayan geometri veya yükleme ile olanlar, doğrusal olmayan FEA'nın başarısız modları öngörmek için kullanılır. Modeller malzeme doğrusal olmayan çatlakları içerir (koncrete smeared çatlaklar, çelik plastikliği), çelik ve beton arasındaki iletişim etkileşimi optimize etmek için kullanılır ve önyükleme.

Katılımcı Güvenlik Faktör Kalibrasyon

Monte Carlo simülasyonu kullanarak yeniden kullanılabilirlik temelli yöntemler, yeni bağlantı türleri için direnç faktörlerini calibrate edebilir. Bu yaklaşım, malzeme güçlüleri, üretim toleransları ve yük etkileri. Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) yapısal çelik bağlantıların bilgilendirilmesi için kılavuzlar yayınladı (bakınız:0).

Vaka Çalışmaları ve Uygulamaları

Yüksek çözünürlüklü Kompozit Zemin Sistemleri

Burj Khalifa gibi binalarda, çelik kirişler, beton plakalar form kompozit zemin sistemleri ile bağlantılı olarak monte edilir. Bağlantılar uzun süre boyunca (kırda 15 m) zemin derinliğine izin verir.

Kompozit Köprü Girders

Çin'deki Sutong Köprüsü gibi çok yönlü çelik-konküler köprüler, çelik kirişlerin üst kademelerinde enjekte edilen binlerce hear konektörü kullanılarak yorgunluk için tasarlanmıştır.

Hibrit Bağlantı Tasarımında Geleceği Trendleri

Endüstri, doğruya doğru ilerliyor

Hybrid Connection Design Design

Gelişmiş yüksek güçlü çelik (yineli güçlü güçlü güçlü güçlü güçlü güçlü güçlü çelikler) ve ultra yüksek performanslı beton (UHPC) 150 MPa'nın üzerindeki sıkıştırıcı güçlü yanları ile birlikte, polimer pedlerle birlikte, yüksek güçlü çelikler ve daha büyük ölçekli kulaklıklar ile devam ediyor.[değiştir | kaynağı değiştir]

Sensör-Integrated Instrumented bağlantıları

gömülü güç ölçümleri, fiber optik sensörler veya pastazoelektrik sensörleri ile bağlantı, yükleme transferinin gerçek zamanlı izleme ve aşınmanın gerçek zamanlı izlemesini sağlayabilir. Bu ‘yapısal sağlık izleme’ yaklaşımı, planlanan denetimlere dayalı olarak bakım için izin verir. Veriler gelecekteki tasarım hükümlerini geliştirmek için kullanılabilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Çelik bağlantı tasarımı, hibrit çelik-koncrete yapısal sistemlerin başarılı performansında kritik bir faktördür.Şu andan itibaren, yüksek binalarda, kompozit köprülerde hear kümeslere, bağlantının hem verimli hem de sağlam bir şekilde transfer kuvvetleri oluşturabilir. Bina kodları, AISC 360, ACI 318 gibi tasarım kodlarının rolü ile, ve Eurocode 4, ve gelişmiş analiz araçlarına göre, mühendisler, her iki verimli ve sağlam bir şekilde bağlantı oluşturabilirler.